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中芯国际被制裁再次证明买办技术路线是极其危险的

2020-09-15 11:26:25  来源: 淮左徐郎   作者:淮左徐郎
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  据有关媒体报道,2020年9月7日上午,港股中芯国际一度大跌20%至18.78港元。截至发稿,中芯国际跌19.07%报19.14港元,创今年6月以来新低,且中芯国际股价自7月份的高位44.8港元跌去了58%。目前港股市值1093.81亿港元。此前有消息称,美方正考虑是否将中芯国际列入“贸易黑名单”。尽管随后中芯国际发表声明称,报道为不实新闻,但难挽股价下跌。

  跪下求饶,依然逃不过要被制裁

  2020年9月4日,据外媒援引美国国防部消息报道,美国政府正在考虑将中国大陆最大的芯片制造商中芯国际(SMIC)列入贸易黑名单。对于此消息,中芯国际第一时间在其公司微信公众号上发布公开声明回应,声明称:“中芯国际作为一家同时在香港证券交易所及中国大陆A股上市的国际化运营的集成电路制造企业,公司严格遵守相关国家和地区的法律法规,并在此基础上一直合法依规经营;且与多个美国及国际知名的半导体设备供货商,建立多年良好的合作关系,美国商务部多年来针对中芯国际进口采购的设备,也已经核发多件重要的出口许可。”

  而对于有消息称中芯国际涉及中国军方的业务,此声明回应道:“中芯国际自成立以来作为全球半导体供应链上的重要成员,客户遍及美国、欧洲及中国大陆等世界各地,其产品及服务皆用于民用和商用,从没有任何涉及军事应用的经营行为,与中国军方毫无关系;2016年及以前,中芯国际还是经美国商务部正式认可的「最终民用厂商」(ValidatedEnd-User),并曾有多位美国商务部官员实地到中芯国际进行访查。因此,任何关于“中芯国际涉军”的报道均为不实新闻,我们对此感到震惊和不解。”

  并且,中芯国际还隔空向有极大可能继续对它发起制裁的美国政府承诺了:“中芯国际愿以诚恳、开放、透明的态度,与美国各相关政府部门沟通交流,以化解可能的歧见和误解。”

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  环球时报总编辑胡锡进第一时间在个人公众号上发表对此事的看法:“在这种情况下,相关中国企业根据自身的情况采取它们认为最有利于本公司利益的回应方式,这应当是它们的权利。需要指出的是,在这场中美战略博弈中,中国高科技企业处于不利境地,这是我们必须面对的现实。我们不能强求企业按照公众所理解的最符合国家利益的方式行动,那对企业来说是不可承受之重。”

  很多人却不以为然,网民普遍认为中芯国际的回应“太软了”。还有人说:“作为一家中国公司,即使与军方有联系也没什么好掩饰的,甚至有很多中国公司以能为军方服务而觉得身价倍增。如今,面对美国举一国之力的制裁,中芯国际的这一表现不完全是为了存活下来,洋溢着满满的软弱之气。”甚至有人质疑:“难道按照老胡的说法,一家企业为了维护自身利益,就可以采取不符合国家利益的方式行动?”(以上说法均来自胡锡进微博评论)

  而早在今年5月15日,美国升级对华为的制裁,要求采用美国技术和设备生产出的芯片,必须先经过美国的许可才能出售给华为,台积电毅然宣布9月15日起断供华为。而当媒体纷纷猜测,美国意识到中芯国际可以为华为继续提供14nm芯片代工服务,可能会对其施加压力以断供华为时,中芯国际却回应说:“若干美国进口的半导体设备和技术,在获得美国许可之前,可能无法为若干客户提供生产制造服务。”这也意味着没有美国的允许,中芯国际也选择断供华为。

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  但是没想到,短短3个月后,选择听从美国号令的中芯国际如今也面临被美国制裁的局面。看到自己国家的高新技术企业被美国一个个制裁,我们一方面要谴责美国的霸权主义行径,另一方面还要对我国高新技术发展战略的路径选择重新做一下反思。中芯国际妥协了,但美国还是要掐死它,再次证明向帝国主义投降是没有出路的。

  核心技术买不来的,买来的技术永远会被美国牵制

  目前,中芯国际可以量产的工艺已经达到14nm,每月6000片,有消息说两年内有望实现7nm量产,但是中芯国际的光刻机是DUV,工艺再往下迭代,就非EUV不可了。而中芯国际的光刻机都是买自荷兰的阿斯麦(ASML)公司的,中芯国际曾在2018年支付1.2亿美金向阿斯麦购买一台EUV光刻机,双方约定2019年底交货,但是,因为美国的阻挠,至今为止,阿斯麦都没有发货。

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  阿斯麦EUV光刻机示意图

  尽管具备EUV光刻机和7nm及以下精度能够量产还具有一段很大的距离,因为集成电路在制造过程包含材料制备、掩膜、光刻、清洗、刻蚀、渗杂、化学机械抛光等多个工序,但是其中光刻工艺最为关键,它决定了整个产业制造工艺的先进程度。光刻机是集成电路装备中技术难度最高、价格最昂贵的关键设备,因此,光刻机又被业内成为集成电路产业皇冠上的明珠。

  由于中芯国际的光刻机是买来的,不具备光刻机的研发能力,所以它向美国妥协也存在一定的必然性。

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  1972年,武汉无线电元件三厂编写的《光刻掩模版的制造》,32开66页。

  中国不是没有自己的光刻机技术,并且中国的光刻机研发起步非常早,中国芯片光刻工艺研究起步于1950年代中后期,比美国稍晚,跟日本差不多同时起步,比韩国、台湾早十年。1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机。1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩膜工艺。清华大学研制第四代分步式投影光刻机,并在1980年获得成功,工艺达到3微米,接近国际光刻机的主流水平。而那时,目前的光刻机霸主阿斯麦公司尚未成立,但是,在一段时期内由于“造不如买,买不如租”的买办技术路线影响,目前我们的本土光刻技术严重落后于世界一流水平。因为,一度国内市场毫无保护的开放,以及中国对半导体集成电路产业自主研发工作逐步放弃,国际大厂迅速占据了国内市场。这导致之前20多年的技术积累,基本付诸东流。

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  1978年召开的全国科学大会,清华大学电子工程系,8项科研成果获得大会优秀成果奖。其中自动分步重复照相机,就是芯片制造中最核心的光刻机。

  等到2000年,中国国家层面开始认识到了掌握自主光刻机的重要性,“十五”期间,科技部开始组织实施863计划,进行“100nm分辨率193nmArf准分子激光器步进式扫描投影光刻机”的重大项目的研制和攻关,上海微电子在2002年承担光刻机项目攻关时,竟然只能找来45所原来从事分步投影光刻机研发的技术人员,可见从1980年代到2002年这近二十年间,光刻相关技术人才断代严重。尽管追赶艰辛,但国产光刻机目前已经实现90nm的量产,保障了工业生产的安全。2018年6月,华卓精科生产的光刻机双工件台打破了阿斯麦在双工件台技术上的垄断地位;前不久,上海微电子宣布,将有可能在2022年交付第一台国产自主的28nm的沉浸式光刻机。

  尽管目前中国本土光刻技术与阿斯麦相比,差距依然很大,但是我们在一些关键技术上的自主突破不断激发出产业内部的信心,尽管这些突破对于我们要面对的关键技术瓶颈来说仍然只是微不足道的,但是却保障了我们最基本的工业生产安全。也说明一个道理,那就是,想靠买技术来发展产业永远会被外人牵制,想要打破牵制,唯有自主。

  光刻机制造霸主是阿斯麦,但推进光刻技术的为何是美国?

  我在前不久介绍了贾根良老师的新书《国内大循环:经济发展新战略与政策选择》,在本书中贾老师详细地介绍了美国的举国体制是如何运作来完成基础科学的创新和产业转化的!美国的举国体制虽然与中国当年成功研制“两弹一星”的举国体制不同,但是它有一个对其颠覆式创新产生重大影响的国防部高级研究计划局(DARPA),这个部门构建了超越传统国防或军工概念的“国家安全政府部门”体制。据贾老师介绍,“美国这个通常被认为最能代表‘自由市场’制度的国家,却是在创新领域进行政府干预最多的国家。但这些政府干预以前从没有被政策制定者或主流媒体公开讨论过,它们都被‘隐藏’起来了。那么,美国为什么能‘隐藏’得这么好?布洛克对此作了很好的解释:政府对科技创新强有力的干预之所以被‘隐藏’起来,其主要目的是防止保守势力的反对,市场原教旨主义思想的成功使其被遮蔽起来了。”

  援引贾根良老师文中的数据,“1971年至2006年间,在被《研发杂志》的年度奖选中的88项最重要的创新之中,有77项一一或者说其中的88%完全依赖于联邦政府提供的研究支持。政府为发展初期的技术企业提供的融资相当于‘创业天使’的全部投资,而且是私人风险资本投资额的2~8倍。”

  其实,早在上世纪90年代初,美国政府为了巩固自己的科技霸权,加大了对国家实验室的支持力度,促进其开展重大技术领域前沿挑战为导向的LDRD项目(实验室主导的研究和开发项目),为美国国家实验室大平台上的跨学科研究吸引了一批出类拔萃的中青年科学家和博士后群体。

  就在1994年,美国能源部(以下简称DOE)资助了第一个EUV光刻技术研发项目,该项目由DOE所属国家实验室、贝尔实验室和个别企业开展研究。然而,在项目早期,受限于有限的经费支持和较低的产业界参与度,项目整体的研究(尤其是原理验证探索部分)松散并进展缓慢。

  1995年,在美国政府削减科研预算的大背景下,DOE下属三个实验室的EUV项目因经费短缺而面临停止的危险。他们认识到,这些基于对重大平台的战略性投资和研究积累,必须面向未来产业应用场景,才能获得产业界的支持。开展新一代集成电路核心技术攻关,必须走官产学研深度结合之路,但是要有基础性的研究突破,才能让产业界对半导体集成电路未来核心工艺技术的发展产生信心。同时,全球范围内,半导体集成电路产业的龙头企业们,也在积极寻找核心工艺技术节点向下延伸的途径,并希望EUV光刻技术能够解决其生产瓶颈。

  由于官产学研各方对彼此的迫切合作需要,1997年,英特尔联合摩托罗拉、AMD、美光、IBM以及德国的英飞凌组成了EUVLLC(EUV Limited Liability Corp.)联盟,美国的SVGL和荷兰的阿斯麦等光刻机厂商随后也加入了这个联盟,并以此为依托和渠道与DOE所属的3个国家实验室开展深度合作。考虑到各个国家实验室在科研方向和研发积累上各有专长,这3个国家实验室设计了“虚拟国家实验室”组织模式,组织协同攻关,并与产业联盟伙伴合作。“虚拟国家实验室”与EUVLLC签订了联合研发协议,并由EUVLLC在最初3年为“虚拟国家实验室”合作项目的光刻基础研发提供2.5亿美元的预算。该项目成为当时美国国家实验室参与的最大联合研究项目之一,也间接解决了国家实验室当时所面临的整体经费预算缩减的问题。

  “虚拟国家实验室”合作项目的领导层分别来自DOE所属的3个国家实验室。此外,“虚拟国家实验室”合作项目以来自这3个国家实验室的100多名世界顶尖科学家为骨干,面向EUV光刻技术系统研发的若干重大科学问题,组成了多个研发团队,形成国家实验室内部和多个国家实验室之间的前沿交叉融合研究的协同创新模式。

  在分工协同方面,“虚拟国家实验室”项目综合考虑各国家实验室的专长和突出优势,进行了定位明确的研发任务分工部署:由研发体量最大的桑迪亚实验室,负责新光源系统研发、记录材料研究以及对整个EUV工程原型系统的整合开发任务;劳伦斯·伯克利国家实验室负责精确光学测量、多层镀膜检测系统等研发任务;劳伦斯·利弗莫尔国家实验室负责关键的新光学器件设计以及掩模版系统研发等。而EVULLC联盟的企业则通过提供相关研发预算、分享产业研发前景与应用经验,与“虚拟国家实验室”项目共同形成整体研究框架与年度研发行动计划。

  1997—2003年的六年间,“虚拟国家实验室”合作项目团队面向未来集成电路光刻技术产业化的愿景,紧密系统协作,通过多学科交叉融合研究,高强度地开展了一系列新理论验证和基础技术探索,突破了EUV系统在光学、器件、加工和检测等领域的基础科技难题,取得了一系列前沿成果,申请了60多个高价值核心专利,并从系统机理上全面验证了EUV技术体系商用的先进性与可行性。在此过程中,以英特尔、IBM、阿斯麦等企业通过“虚拟国家实验室”项目合作计划,分享了这3个DOE所属国家实验室的系列突破性科研成果和高价值平台资源,从而极大地推动了新一代光刻系统技术的研发进程。2002年3月,桑迪亚国家实验室宣布,“虚拟国家实验室”项目联合研制的EUV工程测试样机在全球首次完成技术可行性的测试和验证。这成为半导体集成电路光刻技术发展史上一个划时代的里程碑,确立了EUV技术作为新一代半导体集成电路核心工艺技术的全球主流技术地位,也坚定了产业界对该技术未来成功规模化商用的共识与信心。

  在达到预定的研发战略目标后,围绕EUV系统研发的“虚拟国家实验室”项目于2003年前后基本告一段落,DOE所属的3个国家实验室仅保持了少数精干团队继续跟踪相关前沿动态。而英特尔和阿斯麦等公司则以空前的热情和积极性来转化和运用该研发项目取得的重要科学发现成果,继续推动新一代光刻技术面向规模量产的商用化开发进程。阿斯麦于2006年8月推出了全新的EUV光刻商用测试机,这标志着EUV光刻技术研发成果的商用开发进入“快车道”。2015年,面向规模量产的EUV光刻机系统终于研发成功,其后很快被国际半导体集成电路生产的领军企业(如台积电、三星等)应用于最前沿的芯片制造生产线,并于2019年向全球市场提供7nm线宽的智能手机CPU和人工智能GPU等新一代高性能芯片,由此半导体集成电路核心工艺技术进入了新一代EUV技术时代。

  回顾上述EUV光刻技术研发过程中的历史性重大创新突破,DOE所属的3个国家实验室在其中发挥了关键的引领作用,从松散式的科学原理探索研究,转化为面向未来产业发展趋势、官产学研用多方协同攻关的突破性创新协同方式,形成了集科学新发现、技术新轨道和产业新方向于一体的“大纵深”整合突破,从而实现了“从0到1”的重大原始创新。

  美国长期维持科技霸权说明:国家科研机构是一国必须仰仗的战略科技力量

  二战以来,美国等西方国家为了应对国家安全、社会经济发展以及维持其科技霸权等的需要,进一步强化了政府对科技活动的干预,不仅在核技术、空间技术、能源科技等热点领域投入了巨资、建立国家级研究机构(如原子能委员会、国家航空航天局以及能源部所属的国家实验室等等),而且凭借其军事霸权和经济霸权,利用多种手段,在全球范围内吸引尖端领域的人才。到上世纪80年代,随着信息技术和生物、基因技术的快速发展,一大批科研机构也随之诞生。

  工业革命以来,科技如何转化成生产力成为每个国家越来越关心的问题,国家科研机构也由纯粹学术研究机构变为国家力量和国家意志在科研领域的进一步体现。随着科技竞争的越演越烈,总体上看,现代国家每年投入科研经费占财政资金比例越来越高,人员规模以及单项项目投入也成越来越大趋势。比如,美国国家科研机构有20多万人,科研经费占财政资金比例40%左右;德国国家科研机构有8万多人,科研经费占财政资金比例45%左右。

  美国等发达国家投入如此之大,也势必要求其国家科研机构承担起关系国家长远发展和战略全局的任务。这些领域的研究一般又具有周期长、风险大、技术难度大等特点,单纯依靠市场模式和私营企业根本无法解决。西方发达国家的国家科研机构,在其本国内集中解决新兴、交叉、综合性的前沿科学问题,聚焦未来技术前沿,提出新理论新方法,开辟新兴前沿方向,创造新知识,为新兴技术提供源头等科技创新中,发挥了不可替代的引领作用。如截至2011年,美国能源部的17个国家实验室共有87位科学家获得诺贝尔奖;德国马普学会共有32位科学家获诺贝尔奖,超过德国所有大学的获奖总人数。

  美国不仅重视基础性研究的突破性发展,还重视开展技术转移与技术服务。它认为,科技创新最终是要服务于产业发展的。它还认为,为国家经济社会发展提供知识、技术和人才,是国家科研机构的重要任务。一般通过设立专门机构或中介机构推动科研成果向企业转移,通过承担企业委托的研究任务、合作共建研发机构、共建官产学研创新联盟等形式为企业研发提供技术支撑和咨询服务等。如美国能源部所属的国家实验室都成立了技术转移办公室。

  这一切,都是为了美国及其盟友在各个产业中能够保持在全球价值链的最高端。可以说,美国为首的西方国家,维持其科技霸权绝不旁落的一个重要手段,就是仰仗它们的国家科研机构。

  在阿斯麦成功研发EUV光刻机发展的模式中,我们能借鉴什么?

  首先,在EUVLLC成立之初,美国的光刻机企业因为80年代被日本的尼康修理的太厉害,此后一直一蹶不振,于是英特尔不得已想要拉尼康和阿斯麦同时加入EUVLLC。但是,美国政府将EUV光刻技术视为推动半导体集成电路产业的发展的核心技术,绝不允许外国企业染指,更不要提是将美国本土光刻企业打得一败涂地的日本企业了。此时,阿斯麦作为荷兰企业,一是未曾与美全国企业发生过冲突,二是阿斯麦承诺在美国建立工厂以及研发中心,阿斯麦承诺满足美国产能的前提下,保证55%的零件在美国供应商处采购,并且还要接受美国政府的定期检查。在纳了投名状以后,阿斯麦就成了半个美国企业。

  1997—2003年的六年间,EUVLLC资助的“虚拟国家实验室”项目的从业人员,发表了几百篇高质量论文,申请了60多个高价值核心专利,而阿斯麦等企业分享了这些突破性科研成果和高价值平台资源,从而极大地推动了新一代光刻系统技术的研发进程。而分享科研成果只是一个方面,2009年,美国的Cymer公司研发出EUV所需的大功率光源,成了阿斯麦的供应商,四年后,在美国政府的默许下,阿斯麦以25亿美元收购了这家公司,这一举不仅让阿斯麦掌握了EUV光源的核心技术,而且大大降低了研发成本和生产成本。

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  阿斯麦公司

  为了降低成本,阿斯麦积极构建自己的核心利益群体。早期,阿斯麦绑定飞利浦,飞利浦通过产品采购、提供研发设施、共享销售渠道以及专利,让阿斯麦获得了得以存活的市场份额。在产业上游,一方面,阿斯麦与德国蔡司、比利时微电子和荷兰应用科学院发展了战略合作伙伴关系,将光刻机的部分关键技术研发转移出去,减少研发成本;另一方面,阿斯麦通过上市融资获得充裕资金,利用这些资金,在美国的帮助下,并购了掩膜工具公司(Masktools)、投影掩罩瞄准技术及扫描技术公司(SVG)和光源技术公司(Cymer)。在产业下游,积极吸纳客户(从事芯片光刻生产的企业,英特尔、台积电和三星)的投资,承诺优先向其提供设备,也深度绑定客户为其分担风险。

  除此之外,2004年,为了开发出极紫外光源所需电能装置,阿斯麦从欧盟第六框架研发计划中获得2325万欧元的资助,与15个欧洲公司、10个研究所和3所大学一起,开展了为期3年、题为“MoreMoore”的项目。2010-2012年,阿斯麦的合作研发项目从欧盟、荷兰、美国政府机构获得的资助金额分别为2950万欧元、2510万欧元和1790万欧元。长期以来,围绕光源和刻蚀技术,阿斯麦得到政府长期、稳定的支持。

  另外,荷兰政府和院校还为阿斯麦等科技巨头开展了配套能力建设。除资助研发和在特殊情况下提供救助(2008年,荷兰政府向阿斯麦公司提供失业基金补助)外,政府在创新环境和创新体系建设方面的努力,对阿斯麦公司具有长远的积极影响。

  综上所述,阿斯麦是“吃百家饭长大的”,它的发展模式中要求在全球合作伙伴(包括国家、研究机构和企业)范围内共享技术和协作创新,但是因为它的发展和壮大对美国有利,美国可以控制住它。而在美国带领其跟班对中国围追堵截的今天,中国的光刻企业不仅在买办技术路线上走不通,就是在与外部的交流合作上也不具备阿斯麦的条件。尽管相比搞出“两弹一星”的年代,现在的世界市场是一个经济上对中国相对开放的市场,但是这不意味着核心技术的就可以买来。中芯国际早在两年多以前就已经将购买EUV光刻机的全部款项打给了阿斯麦,这本应该在2019年年底完成交货,但至今为止,中芯国际也没有拿到这台机器。美国为首的西方,对中国出口技术是有严格限制的,中国大陆的光刻企业,包括在中国大陆建厂的台积电南京分厂,都没有安装最新的EUV光刻机,这还不够显而易见吗?

  前不久,武汉弘芯暴雷(参见笔者《弘芯暴雷,引发国家对芯片产业科技创新该如何扶持的思考!》一文),说明国家只是投钱和减税来扶持私营企业发展会存在空头公司欺骗国家投资的风险;如今,中芯国际向美国妥协再次说明走买办技术路线是极其危险的。

  鉴于美国的举国体制有一个对其颠覆式创新产生重大影响的国防部高级研究计划局(DARPA),这个部门构建了超越传统国防或军工概念的“国家安全政府部门”体制。“美国国防部高级研究计划局不是一般的行政管理机构,也不是类似美国国家科学基金会的科研管理机构,而是独立于科技部和财政部等政府职能部门,由顶级科学家和工程师等内行构成的有预算自主权的政府机构,这些人能扎根于他们所资助的具体科研团队中。”正是由于这个部门的存在,“美国政府不仅像投资人那样行动,下注于多样化的创新项目的‘投资组合’,还构建保护本国企业、实施政府采购法等成套的政策体系来扶植本国企业的创新。”而这一切,都在新自由主义和市场原教旨主义的盛行之下被掩盖了。

  因此,我们应当充分借鉴当年搞“两弹一星”的做法,成立一个立足于推动基础科技创新发展与战略性产业发展相结合的中央技术规划委员会,在关系国计民生的战略领域,选取“又红又专,红大于专”的人才,在如今新的形势下,依托国家研究机构和体制内的科研力量以及现有的自主科技产业中的骨干企业,有选择的重点投入,对关键技术一定要强调自主性,哪怕现在这些自主企业的产品性能还不如一些走技术买办路线的企业的产品,但历史已经证明,买办技术路线是不会长久的,甚至是会对国家的产业安全造成极大的伤害的。

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